Oxigênio (Z=8): O Elemento no Coração da Vida

Um Elemento Essencial à Vida e à Combustão

O Oxigênio (símbolo O, número atômico 8) é um elemento químico não metálico da família dos calcogênios. Na forma de dioxigênio (O₂), constitui cerca de 21% da atmosfera terrestre e desempenha um papel fundamental na respiração celular e nas reações de combustão.

Contribuição do oxigénio aos processos vitais

O oxigénio molecular (O₂) é essencial para a respiração celular aeróbica na maioria dos organismos eucarióticos. Atua como aceitador final de eletrões na cadeia de transporte de eletrões mitocondrial, permitindo uma produção eficiente de ATP. Na sua ausência, as células recorrem à fermentação, energeticamente muito menos eficiente. Consequência de um défice: Hipóxia, colapso metabólico e morte celular rápida. O oxigénio é, portanto, indispensável à sobrevivência a curto prazo.

História da Descoberta

1771: Experimentos de Carl Wilhelm Scheele
O químico sueco Scheele produz oxigênio aquecendo diversos óxidos metálicos, mas publica seus resultados tardiamente.

1774: Joseph Priestley isola o gás
O químico inglês obtém oxigênio puro a partir do óxido de mercúrio (HgO) aquecido. Ele fala de um "ar desflogistizado."

1785: Antoine Lavoisier define sua natureza
Lavoisier rejeita a teoria do flogisto e demonstra que o oxigênio é um elemento que participa da respiração e da combustão. Ele introduz o nome "oxigênio," do grego oxys (ácido) e genes (gerar), acreditando erroneamente que era necessário para a formação dos ácidos.

Estrutura Atômica

Configuração eletrônica: 1s² 2s² 2p⁴
Elétrons de valência: 6 (configuração p⁴), tendência a completar sua camada com dois elétrons covalentes.

Isótopos:

• ¹⁶O: 99.76%, estável, principal isótopo natural.
• ¹⁷O: 0.04%, estável, utilizado em RMN e geoquímica.
• ¹⁸O: 0.20%, estável, traçador isotópico em climatologia.

Propriedades Físicas

• Gás diatômico (O₂), incolor, inodoro.
• Massa molar: ≈ 31.998 g/mol
• Ponto de fusão: 54.36 K (−218.79 °C)
• Ponto de ebulição: 90.20 K (−182.96 °C)
• Densidade (gás a 0 °C, 1 atm): ~1.429 g/L
• Paramagnético: dois elétrons não emparelhados no O₂

Reatividade Química

• Forte poder oxidante: reage com a maioria dos elementos (formação de óxidos).
• Comburante nas reações de combustão exotérmicas.
• Forma o ozônio (O₃) pela ação dos raios UV: papel importante na estratosfera.
• Reage com compostos orgânicos (oxidação biológica, respiração celular).

Aplicações Industriais e Tecnológicas

• Utilizado em sistemas respiratórios (hospitais, mergulho).
• Corte e soldagem de metais (oxicorte).
• Produção de aço e outros metais (altos-fornos, convertidores).
• Tratamento de águas residuais (oxigenação ativa).
• Comburante em motores criogênicos (com H₂).

Papel Cosmológico e Astrofísico

• Produzido durante a nucleossíntese estelar (fusão do hélio em estrelas massivas).
• Constituinte majoritário dos planetas telúricos (rocas silicatadas, óxidos).
• Presente em nebulosas planetárias, supernovas, estrelas evoluídas.
• Linhas espectrais O I, O II, O III: ferramentas diagnósticas em espectroscopia astrofísica.

Questões Físicas Fundamentais

• Molécula O₂: exemplo paradigmático de ligação covalente com orbitais moleculares.
• Propriedades magnéticas (paramagnetismo) descritas pela teoria dos OM.
• Utilizado no estudo de isótopos estáveis para compreender os climas passados (paleoclimatologia).
• Papel nos equilíbrios redox fundamentais (alto potencial padrão de redução).